全球气候变化下，冰川加速融化、生物多样性减少、极端气候频发对生态系统构成严峻挑战，中国正加速推进碳达峰、碳中和目标。森林具有巨大的碳汇功能，在此过程中扮演着不可替代的角色。人工林作为我国森林资源的重要组成部分，是固碳增汇的重要载体。然而，人工林长期面临着物种单一、生态系统脆弱、地力衰退等问题。
“我们迫切需要找到科学有效的森林经营策略，让人工林既能生产优质木材，同时保护生物多样性、涵养水源、保持水土，还能长期固碳增汇。”5月14日，在中国林科院于广西举办的“三绿并举 四库联动”媒体探访传播暨院地学术交流活动上，中国工程院院士刘世荣告诉记者。
南疆诞出林业国家科技进步奖
广西是目前我国人工林最发达的省区，以松、杉、桉为主的人工林总面积1.34亿亩，占全区林地总面积的55.83%。
以广西为代表的我国南方多省区，通过大力发展人工林特别是速生丰产用材林，为缓解南方乃至全国木材供需矛盾、保障国家木材安全作出了重要贡献。而一些地方长期一味追求木材生产的单一目标，导致南方出现了大面积低质低效的人工林。
1979年，中国林科院热林中心在广西凭祥成立。40多年来，热林中心围绕珍贵优良树种的引种驯化、良种选育和栽培技术研究与试验，在珍贵树种种质资源收集保存与利用、大径材培育、森林资源现代化经营管理等方面进行了大量探索和实验。 1993年以来，刘世荣团队与热林中心等单位合作，主持开展“南方典型森林生态系统多功能经营关键技术与应用”项目。项目以南方典型松、杉、桉低效人工纯林和低质次生林为对象，围绕生产力提升、固碳增汇、地力维持和水源涵养等多功能协同提升理论和关键技术问题，开展森林生态系统多功能经营技术研究与示范。
历时20余年，项目团队首次提出了基于树种多样性及特定功能树种组配提升森林生态系统多功能性的理论，创建了引入珍贵树种改培松、杉、桉人工纯林的多功能经营技术体系、基于生态轮伐期的大径材培育及多功能权衡与协同提升的技术体系，缩短了珍贵树种大径材培育周期，提高了大径材比例，成功解决了低效人工林经营出现的地力衰退、长期生产力下降和生态功能脆弱等问题，以及发展珍贵树种混交林树种配置及大径材定向培育精准调控等多项关键共性技术问题，为国家双碳战略提供了有力支撑。2021年11月3日，该项目荣获2020年度国家科技进步奖二等奖。
刘世荣说：“热林中心的最大特色就是乡土珍贵树种的多功能近自然经营。在这里可以看到在不同混交模式、树种配置和经营模式的条件下，如何用最经济有效的途径，对松、杉、桉人工纯林进行近自然化改造，实现长短效益的有机结合，提高生物多样性和生态系统稳定性。”
项目成果在《全国森林经营规划（2016—2050）》和南方11省区森林经营规划、生产单位森林经营方案中被采纳。在国际上，项目成果在柬埔寨等东南亚国家进行试点推广，同时为促进亚太区域森林恢复和提高区域森林可持续管理水平作出了积极贡献。
松杉桉近自然化改造初显成效
多功能近自然森林经营，就是向大自然“取经”，充分利用其自然力，尊重其自然规律，不断优化森林经营过程，达到生态与经济需求的最佳结合，实现森林可持续经营。
2002年，热林中心开始探索近自然森林经营。2007年，热林中心与德国弗莱堡大学等科研院校展开合作，积极引进和借鉴德国近自然经营的森林经营理论及其技术体系，结合热林中心珍贵树种发展实际，探索多功能近自然森林经营技术，将人工林纯林或混交同龄林逐步导向以珍贵树种为主、由多个树种组成的异龄复层混交林，培育珍贵树种大径级优质用材林。
5月13日上午，记者跟随刘世荣院士和热林中心有关负责人前往多个近自然经营示范林，了解林分生长状况及经营措施。
来到位于哨平实验场的桉树与珍贵树种高效混交示范林，只见示范林与河对岸未经近自然化改造的桉树纯林形成了鲜明对比。桉树纯林林相单一，而示范林内已基本形成异龄复层结构，与桉树混交的降香黄檀、格木等珍贵树种长势良好。
“2007年，热林中心对这片桉树纯林进行了第一代皆伐，在桉树萌芽林里套种了降香黄檀，营建了桉树和降香黄檀异龄混交示范林。”刘世荣说，降香黄檀幼树因有桉树林遮阴庇护，形成了良好的干形。对于桉树林，因引入固氮珍贵树种降香黄檀、格木后，提升了土壤氮及其有效性，改善了土壤微生物及酶活性，不仅促进桉树生产力的提升，同时减少桉树约40%施肥量，节约了经营成本。此外，珍贵树种与桉树行带状混交模式充分利用了边缘效应，桉树生长量在同比条件下增加15%以上。
桉树连续经营两茬萌芽林后伐除，利用降香黄檀及周边其他树种的天然更新，逐步形成了以降香黄檀为主的多树种异龄复层近自然林。降香黄檀达到目标胸径40—50厘米，即可择伐利用。
刘世荣说，桉树林套种珍贵树种近自然经营可谓是双赢，短期内不仅收获桉树中小径材，长期又能培育珍贵树种高价值大径材。既能“以短养长”，又能兼顾经济和生态效益。
来到位于伏波实验场的针叶人工纯林近自然化改造示范林，这里已很难看出原先针叶人工纯林的痕迹。示范林内的马尾松和杉木均为1993年种植。2007年，热林中心对中龄马尾松和杉木人工纯林进行强度间伐，保留长势旺盛、高大健壮的松杉优良木，在林冠下补植红锥、格木、香梓楠、灰木莲等乡土珍贵树种。
松杉人工纯林近自然化改造后，示范林内树木生长环境显著改善，珍贵树种与松、杉和谐相处，乔木、灌木、草本、菌类等物种越来越丰富。据监测，马尾松林群落物种由46种增加到了71种，灌木层物种由34种增加到47种。与未改造林分相比，马尾松林平均胸径增加了110%，目标树平均胸径增加了89.7%，大叶栎和灰木莲树高和胸径的年平均生长量分别超过了1.5米和1.5厘米。
刘世荣告诉记者，对松杉人工林来说，改培的主要经营措施就是对林分疏伐后补植乡土阔叶树种，一方面通过林分结构的优化，松杉可以充分利用光照等环境资源，提升松杉的生产力，培育优质大径材。另一方面，引入乡土珍贵阔叶树种后，生物多样性增加，土壤得到改良，保水保肥性能增强，显著提高了整个林分生产力和固碳增汇能力；再者，引入乡土树种，形成多树种多层次异龄混交林，可减少病虫害和火灾的风险，增强生态系统稳定性。
珍贵树种大径材培育未来可期
大径材培育周期长，无论是银行贷款，还是社会融资都不容易。为了让林业生产部门看到大径材珍贵树种培育的成功模式，热林中心找到了答案。
20世纪50—60年代，热林中心按国家总体要求开展珍贵树种培育技术研究与试验，很早就认识到了珍贵优良阔叶树种的重要性，开始推广种植红锥、米老排、格木等亚热带地区乡土珍贵树种。
40多年来，热林中心建立红锥、格木等乡土珍贵树种大径材多功能森林经营试验示范林10万余亩。2009年热林中心将伏波实验场的26年生红锥林作为红锥大径材定向培育技术示范林，采用近自然经营，每亩选择6—8株目标树，定向培育目标胸径60厘米以上的优质大径材，最终形成以红锥为主的大径材多功能近自然林，实现森林可持续经营。
5月13日下午，当记者走进示范林内，只见林分郁闭度很高，原本晃眼的阳光几乎都被红锥树冠拦截在外。平均树高30多米的红锥干形通直圆满，分枝少而细，植被层次分明，还出现了热带雨林中才常见的板根。
“这次看到的红锥大径材示范林比我想象中生长得还要好，多样性、稳定性、多功能性相统一。这里的木材将越采越好、越采越多，采伐的数量少，但换取的价值会更高。现在示范林内的红锥大径材每年生长量和碳汇量甚至高于速生丰产林。”刘世荣院士兴奋地说。
几十年过去了，热林中心莽莽林区树木参天、绿荫蔽日。无论冬夏，无论是中心管辖的基层实验场，还是办公、居住的小院，空气清新，环境幽雅，吸引了许多附近居民前来跑步锻炼，溜达散心。人们开始对“大器晚成”的珍贵树种情有独钟，也逐渐认识到珍贵树种多功能经营的多种效益。
“我们有理由相信，在一代代林学家和生态学家不懈探索和共同努力下，未来的中国森林经营将更加科学高效。人工林多功能经营必将成为实现双碳目标的重要途径，更是在全球气候变化背景下实现人工林可持续经营的有效举措。这不仅是一场科学实践的胜利，更是人与自然和谐共生理念的生动诠释。”刘世荣院士说。
